喇嘛甸油田二类油层污水注聚试验研究

2010-08-31张世东

石油地质与工程 2010年3期

关键词：北北聚驱驱油

张世东

(中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆163453)

喇嘛甸油田二类油层污水注聚试验研究

张世东

(中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院,黑龙江大庆163453)

喇嘛甸油田北北块的二类油层将成为接替主力油层的挖潜对象。针对清水紧张,污水相对过剩的问题,开展了采用污水稀释高分子量聚合物注入二类油层的可行性研究,通过对清水稀释的1200万中分子聚合物与污水稀释的2500万高分子聚合物综合比较认为:污水稀释的2500万分子量的聚合物能够注入渗透率为100×10-3μm2以上的油层;采用污水稀释的2500万分子量聚合物的驱油效果不低于清水中分子量的聚合物,并且段塞交替注入方式的驱油效果略好于单一段塞的注入方式。

喇嘛甸油田;二类油层;污水注聚;试验

喇嘛甸油田自聚驱工业化推广以来,一类油层的聚驱累计采收率已达到10%以上,二类油层将成为主力油层后接替的挖潜对象。为了增油降水,有效开发油田的剩余储量,喇嘛甸油田北北块的二类油层也将进行聚驱矿场试验。随着油田开发的不断深入,注聚规模的不断扩大,油田消耗的水量逐渐增加,由于清水成本高,同时油田又存在着大量剩余污水,2001年北西块的污水稀释超高分子量的聚驱矿场试验成功地解决了污水相对过剩的问题[1],因此针对北北块上返,我们进行了污水稀释2500万分子量聚合物注聚试验的室内研究工作。

1 试验区概况

北北块一区萨Ⅲ4-10油层含油面积8.46 km2,平均有效厚度9.8m,地质储量1 295×104t,孔隙体积2 637×104m3,平均有效渗透率0.582 μm2。其中,萨Ⅲ4-7油层为大面积分布的中、低渗透层,平均发育有效厚度6.2m,平均有效渗透率为0.626μm2,岩石颗粒较细,岩石孔隙中值 0.06 mm,油层孔隙度26.4%,原始含油饱和度74.0%。萨Ⅲ8-10油层为窄长条状零星分布的低渗透油层,平均发育有效厚度3.6m,平均有效渗透率0.500μm2;岩石颗粒更细,岩石孔隙中值0.06mm,油层孔隙度24.9%。萨Ⅲ4-10油层纵向上非均质比较严重,渗透率级差为2.45。

2 不同分子量聚合物注入能力研究

2.1 聚合物的选择

聚合物在通过多孔介质时将受到孔隙结构和几何尺寸大小的影响,一定分子量的聚合物只能通过与之相适应的多孔介质。所以,选择聚合物分子量时必须考虑聚合物分子可进入的油层渗透率值。根据室内研究结果,当聚合物分子回旋半径的5倍小于油层孔隙半径中值时,油层就不会发生堵塞现象,原则上应选择分子量为1600万的聚合物。但分子量的高低在一定程度上决定了经济成本和驱油效果,所以在不堵塞油层的前提下应尽可能的提高聚合物的分子量。

通过类比法,选择了与北北块地质条件相近的已上返的喇南试验区区块进行借鉴:喇南试验区区块以低弯曲分流河道沉积为主,空气渗透率(500～900)×10-3μm2,有效渗透率(200～300)×10-3μm2。有效渗透率大于400×10-3μm2层的有效厚度占总有效厚度的78.7%,聚驱采用清水中分子聚合物。

由于北北块的平均有效渗透率高于喇南区块,油层发育状况与喇南区块的发育状况接近,另外聚合物分子的回旋半尺寸径受水质和地层剪切作用影响较大。因此,结合喇南二类油层聚驱经验,北北块可尝试采用污水稀释高分子量聚合物试验。

为了能较好地控制聚合物溶液的流度,提高驱油效果,应提高聚合物溶液的注入粘度[3]。借鉴喇南区块二类油层聚驱方案的设计:浓度为(800～1 200)mg/L的清水1200万分子量聚合物注入。清水1200万聚合物800～1 200mg/L的粘度大约在50mPa·s左右。为了保证聚合物的注入粘度,应确定污水稀释聚合物的注入浓度。利用污水分别对1200万分子量、1900万分子量和2500万分子量聚合物进行稀释,根据浓粘曲线得出粘度为50mPa·s的1200万、1900万和2500万的三种污水溶液的浓度分别是:1 600mg/L、1 450mg/L和1 200mg/L。污水2 500万聚合物溶液比污水1 200万污水聚合物用量节约干粉用量25%,污水利用量多4.7%。

2.2 注入能力实验研究

北北区块地层的平均渗透率为 582×10-3μm2,由于其非均质性严重,油层渗透率跨度很大,渗透率低于200×10-3μm2,占总厚的19%。因此实验中我们选用水测渗透率均低于200×10-3μm2的小岩心,来进行污水2500万室内注入能力实验。

分别选用水测渗透率在80×10-3、100×10-3和150×10-3μm2左右的小岩心柱,注入聚合物溶液,观察注入压力,计算其阻力系数和残余阻力系数。

通过对返排井取样研究,认为聚合物的地下工作粘度大约在20mPa·s左右,降解率大约40%～60%。因此为了满足实验条件,我们将2500万污水聚合物剪切至粘度为30mPa·s,进行注入实验。

表1 聚合物阻力系数与残余阻力系数数据表

从表1中我们可以看出:剪切率40%、粘度为30mPa·s的污水2500万聚合物和清水中分子聚合物都能注入渗透率为80×10-3μm2以上的岩心。污水2500万分子量聚合物经过生物和机械降解至粘度为30mPa·s后,分子链分布更均匀,注入能力接近清水1200万分子量聚合物。

喇南区块的二类油层现场注聚试验证明:清水1200万分子量的聚合物能够顺利注入二类油层,而北北块的平均渗透率高于喇南区块,因此污水2500万分子量的聚合物也应能够注入二类油层。

3 室内岩心驱油实验

为了评价2500万分子量污水聚合物的驱油效果,我们进行了室内岩心对比试验(表2)。方案设计如下:水驱后采用聚驱0.64PV对比清、污水聚驱效果;采用污水2500万分子量的聚合物作为前置段塞,后续采用中分子聚合物对比清污水驱油效果。得出以下结论:

(1)污水2500万聚合物和清水1200万中分子聚合物提高采收率幅度相当。

(2)用交替段塞注入方式好于单一段塞注入方式。

表2 岩心驱油实验数据

4 现场试验

喇嘛甸油田北北块的二类油层于2007年10月开始二类油层注聚上返,全区开井207口,全部注入浓度为1 200～1 500mg/L的2500万聚合物分子量,截至2009年8月累计注入干粉约5 200t,注聚压力逐步上升,全区平均压力由注聚前的6.3MPa上升至目前的9.3MPa,没有堵塞现象,每年能解决200多万立方米的污水外排问题。